(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液分離器を備えた車両の燃料電池システムにおいて、
気液分離器は、
上下二つの半容器が接続部で相互に接続されて全体として長円形、円形、楕円形のいずれか１の外形断面形状を有する容器を構成し、
容器の外形形状の最高位置に燃料ガス成分還流路が接続され、最低位置に生成水排出流路が接続され、最高位置と最低位置の間の高さ位置にオフガス導入流路が接続され、
容器の内面から内側幅寸法で張り出して設けられる複数の内側補強リブと、
容器の外面から外側幅寸法で張り出して設けられ、容器の壁面を介して内側補強リブと対向する位置に設けられる複数の外側補強リブと、
を備え、
各内側補強リブの内側幅寸法は、容器の外形形状の最高位置から最低位置の間で外形形状に沿った位置により変化し、
各外側補強リブの外側幅寸法は、容器の外形形状の最高位置と最低位置と接続部の最外縁とで囲まれる範囲を超えない限度で、容器の外形形状の最高位置から最低位置の間で外形形状に沿った位置により変化することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
容器の壁面を介して互いに対向する内側補強リブの内側幅寸法と外側補強リブの外側幅寸法の合計の幅は、容器の外形形状に沿った位置のそれぞれにおいて同じ一定値であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池システムであって、上下二つの半容器が相互に接続される部分では外側補強リブが取り付けられないことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の燃料電池システムであって、上下二つの半容器が相互に接続される部分の内側補強リブ同士は接続後において相互に接触しないことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに係り、特に、気液分離器を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の燃料電池システムは、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けた燃料電池本体により電力を発生するシステムである。図４に、この燃料電池システムの概略構成を示す。燃料電池システム１は、燃料電池本体２に燃料ガスである水素を供給する燃料ガス配管系３、及び燃料電池本体２に酸化ガスである酸素を供給する酸化ガス配管系４により構成される。燃料ガス配管系３は、燃料電池本体２に水素タンク１１から水素を供給する燃料供給流路５、及び燃料電池本体２から水素を回収して燃料供給流路５に循環させる燃料循環流路６から構成される。また、酸化ガス配管系４は、燃料電池本体２に酸素を配管する空気供給流路７、及び燃料電池本体２から酸素を回収する空気排出流路８から構成される。
【０００３】
燃料ガス配管系３の燃料供給流路５には、水素タンク１１からの水素ガスの供給を制御する遮断弁１２、水素ガスの圧力を調節するインジェクタ１３などが設けられる。また、燃料ガス配管系３の燃料循環流路６には、燃料電池本体２から排出された燃料オフガスから生成水を回収する気液分離器１０、気液分離器１０で分離された生成水と不純物を含む燃料オフガスとを排出させる排出弁１４と、気液分離器１０で分離された燃料オフガスを加圧して燃料供給流路５に循環させる水素ポンプ１７などが設けられる。また、排出弁１４及び生成水排出流路１６を通過した燃料オフガスは、希釈器１５により希釈されて外部に排出される。さらに、酸化ガス配管系４には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器２０に圧送するコンプレッサ１８が設けられており、酸化オフガスは排気流路２７を通過して希釈器１５に送られ、燃料オフガスと合流する。
【０００４】
このように、気液分離器１０には、水素タンク１１により加圧され、インジェクタ１３により圧力調節され、燃料電池本体２から排出された燃料オフガスが送られる。従って、気液分離器１０は圧力容器として機能する。また、気液分離器１０は、車両に搭載されることから、限られた搭載スペースにコンパクトな形状で納められるように工夫されている。
【０００５】
一方、特許文献１には、気液分離器の外側と内側とにフック上のリブを形成した燃料電池の生成水供給装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８３０２０号公報
【０００７】
図５に、従来の気液分離器の補強リブの一つの実施例を示す。この実施例では、説明のために球形の気液分離器１０の場合を示す。気液分離器１０は、半割りの容器１０ａ及び１０ｂが組み合わされて一つの気液分離器１０となる。この気液分離器１０には、外側補強リブ４２が設けられている。気液分離器１０の設置スペースは限られているため、この外側補強リブ４２を設けることで、気液分離器１０の内容積は減少する。また、気液分離器１０は半割りの容器１０ａ及び１０ｂを接合したものであり、割り面２６において、外側補強リブ４２は補強リブ４２ａ及び補強リブ４２ｂに切断される。従って、内圧（Ｐ）により外側補強リブ４２の外周に発生する引張応力（Ｔ）は相互に伝達されない。これにより、気液分離器１０の耐圧は、この外側補強リブ４２により余り改善されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、燃料電池システムにおける気液分離器は、圧力容器として機能する。従って、圧力容器としての耐圧性能を確保しなければならず、効果的な補強が要求される。
【０００９】
また、燃料電池システムは車両に搭載されるが、搭載スペースが限られていることからコンパクトな外形が要求される。
【００１０】
本願の目的は、かかる課題を解決し、気液分離器の耐圧を補強しつつ限られた搭載スペースで気液分離器の内容積を確保する燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、気液分離器を備えた車両の燃料電池システムにおいて、気液分離器は、上下二つの半容器が接続部で相互に接続されて全体として長円形、円形、楕円形のいずれか１の外形断面形状を有する容器を構成し、容器の外形形状の最高位置に燃料ガス成分還流路が接続され、最低位置に生成水排出流路が接続され、最高位置と最低位置の間の高さ位置にオフガス導入流路が接続され、容器の内面から内側幅寸法で張り出して設けられる複数の内側補強リブと、容器の外面から外側幅寸法で張り出して設けられ、容器の壁面を介して内側補強リブと対向する位置に設けられる複数の外側補強リブと、を備え、各内側補強リブの内側幅寸法は、容器の外形形状の最高位置から最低位置の間で外形形状に沿った位置により変化し、各外側補強リブの外側幅寸法は、容器の外形形状の最高位置と最低位置と接続部の最外縁とで囲まれる範囲を超えない限度で、容器の外形形状の最高位置から最低位置の間で外形形状に沿った位置により変化することを特徴とする。
【００１２】
また、燃料電池システムが、容器の壁面を介して互いに対向する内側補強リブの内側幅寸法と外側補強リブの外側幅寸法の合計の幅は、容器の外形形状に沿った位置のそれぞれにおいて同じ一定値であることが好ましい。
【００１３】
また、燃料電池システムは、上下二つの半容器が相互に接続される部分では外側補強リブが取り付けられないことが好ましい。
【００１４】
さらに、燃料電池システムは、上下二つの半容器が相互に接続される部分の内側補強リブ同士は接続後において相互に接触しないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、燃料電池システムは、気液分離器の内面及び外面に対向して補強リブが設けられ、容器の強度を補強する。そして、内側及び外面のそれぞれの補強リブの幅を気液分離器に取り付く位置により変化させることで気液分離器の外形をコンパクトな形状とする。
【００１６】
以上のように、本発明に係る燃料電池システムによれば、気液分離器の耐圧を補強しつつ限られた搭載スペースで気液分離器の内容積を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を用いて本発明に係る燃料電池システムの実施の形態につき、詳細に説明する。
【００１８】
図１に、燃料電池システムの１つの実施形態の概略構成を示す。本実施形態では、燃料電池システム１の気液分離器９は長円形の断面であるが、例えば、円形、楕円形などの任意の断面形状にも適用される。図１に示すように、気液分離器９には、オフガス導入流路２４から燃料オフガスが導入され、燃料ガスは燃料ガス成分還流路２３から排出され、燃料オフガス及び生成水は排出流路１６から排出される。また、気液分離器９は、２つの容器９ａ及び９ｂが接続部２５で接続される。この接続部２５は、容器１０ａ，１０ｂ同士がボルト、接着、或いは溶着により接続される。
【００１９】
この気液分離器９には、その内面に設けられる内側補強リブ２１と、その外面に設けられる外側補強リブ２２が設けられる。そして、内側補強リブ２１と外側補強リブ２２とは、気液分離器９の壁面を介して対向して設けられる。そして、内側補強リブ２１及び外側補強リブ２２のそれぞれの幅（Ｌ１，Ｌ２）は、それぞれ気液分離器９に取り付く位置により変化する。但し、外側補強リブ２２は、図１の破線で示される接続部２５の最外縁を超えないものとする。また、外側補強リブ２２は、図１の破線で示される燃料ガス成分還流路２３と気液分離器９との接続点（Ｂ）及び生成水排出流路１６と気液分離器９との接続点（Ｃ）を超えないものとする。これにより、気液分離器９の耐圧を補強しつつ限られた搭載スペースで気液分離器９の内容積を確保することが可能となる。
【００２０】
図２に、気液分離器の補強リブの他の実施形態の概略構成を示す。また、図３には、図２のＡ−Ａ断面を示す。気液分離器１９には、オフガス導入流路２４から燃料オフガスが導入され、燃料ガスは燃料ガス成分還流路２３から排出され、燃料オフガス及び生成水は排出流路１６から排出される。この実施形態における燃料電池システム１の気液分離器１９には、その内面に設けられる内側補強リブ３１と、その外面に設けられる外側補強リブ３２が設けられる。ここで、気液分離器１９に取り付く位置における内側補強リブ３１の幅（Ｌ１）と、外側補強リブ３２の幅（Ｌ２）との合計の幅（Ｌ１＋Ｌ２）は、略一定である。従って、内側補強リブ３１と外側補強リブ３２とは、気液分離器１９の壁面を介して長方形の板となる。この構成により、本実施形態における燃料電池システム１の気液分離器１９は、図１の破線で示される接続部２５の最外縁、及び図１の破線で示される燃料ガス成分還流路２３と気液分離器１９との接続点（Ｂ）及び生成水排出流路１６と気液分離器１９との接続点（Ｃ）の内部に収納される。
【００２１】
また、図３に示すように、内側補強リブ３１と外側補強リブ３２とは、気液分離器１９の壁面を介して対向して設けられる。本実施形態では、この内側補強リブ３１及び外側補強リブ３２は、円周上に等間隔に配置される。そして、その本数はそれぞれ８枚であるが、設計により、例えば４枚、或いは１２枚などの本数であっても良い。
【００２２】
気液分離器１９は容器１９ａ及び１９ｂが接続されて構成される。そして、相互に接続される部分では外側補強リブ３２の幅が消滅する。すなわち、図２のＤ点においては、外側補強リブ３２は取付けられない。これにより、引張応力が高い接続部２５近傍位置において外側補強リブ３２に亀裂が発生することを抑制できる。
【００２３】
また、接続部２５近傍における内側補強リブ３１は接続後において相互に接触しない。すなわち、図２のＥ点において、内側補強リブ３１ａ及び３１ｂは相互に隙間をあけて設けられる。これは、内側補強リブ３１には圧縮応力が作用するため、接続する必要がないからである。これにより、耐圧を確保しつつ気液分離器１９の製作を簡略化し、気液分離器１９の製造工程を短縮化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る燃料電池システムの１つの実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】気液分離器の補強リブの他の実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２の気液分離器のＡ−Ａ断面図である。
【図４】燃料電池システムの概略構成を示す構成図である。
【図５】従来の気液分離器の補強リブの一つの実施例を示す説明用の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  燃料電池システム、２  燃料電池本体、３  燃料ガス配管系、４  酸化ガス配管系、５  燃料供給流路、６  燃料循環流路、７  空気供給流路、８  空気排出流路、９，１０，１９，２９  気液分離器（容器）、１１  水素タンク、１２  遮断弁、１３  インジェクタ、１４  排出弁、１５  希釈器、１６  生成水排出流路、１７  水素ポンプ、１８  コンプレッサ、２０  加湿器、２１，３１  内側補強リブ、２２，３２，４２  外側補強リブ、２３  燃料ガス成分還流路、２４  オフガス導入流路、２５  接続部，２６  割り面、２７  排気流路、Ｌ  補強リブの幅。
【図１】
0005309554.tif 000002
【図２】
0005309554.tif 000003
【図３】
0005309554.tif 000004
【図４】
0005309554.tif 000005
【図５】
0005309554.tif 000006